特殊螺紋接頭的基本結(jié)構(gòu)和設(shè)計思想,運用有限元方法,重點論述了密封設(shè)計和連接強度設(shè)計的方法和準則,并通過全尺寸試驗進行了驗證.計算和試驗結(jié)果表明,該接頭具有*的螺紋形式,合理的扭矩臺肩和金屬金屬密封結(jié)構(gòu),有效地克服了圓螺紋和偏梯形螺紋的不足,螺紋達到了與管體等強度,氣密封能力達到了管體的內(nèi)壁屈服壓力.研究結(jié)果可以為開發(fā)更多適合油氣田實際的特殊螺紋接頭油井管提供參考.關(guān)鍵詞特殊螺紋接頭密封設(shè)計強度設(shè)計有限元分析全尺寸試驗分構(gòu)成:一是螺紋部分,一般為偏梯形螺紋或引言隨著油,氣井鉆井環(huán)境的日益苛刻和油氣開采技術(shù)的迅速發(fā)展,普通的圓螺紋和偏梯形螺紋油,套管已不能滿足現(xiàn)有的工程技術(shù)要求.

德國費斯托FESTO雙螺紋接頭E-1/8-1/8特殊螺紋接頭連接效率高,不粘扣,壽命長.,6具有多重密封結(jié)構(gòu)主密封采用柱面球面密封結(jié)構(gòu),其性能不隨拉伸載荷的增大而下降,承擔(dān)副密封作用的扭矩臺肩為4（05,其接觸壓力隨拉伸載荷施加而降低的程度也較小,使接頭具有優(yōu)良的氣密封性能..6扭矩臺肩設(shè)計合理4（05的反向臺肩不僅具有很好的輔助密封效果,同時上扣定位作用好,使螺紋部分應(yīng)力水平低,有良好的抗應(yīng)力腐蝕能力

特殊螺紋接頭zui突出的優(yōu)點是良好的密封性能,密封設(shè)計是特殊螺紋接頭設(shè)計的難點和核心問題.!密封機理特殊螺紋突破了螺紋的設(shè)計框架,使螺紋只承擔(dān)連接功能,密封功能靠金屬,金屬密封來實現(xiàn).這樣將'（螺紋的非接觸式密封改進為接觸式密封,密封能力顯著增強.在本設(shè)計中,采用了球面,柱面形式的主密封結(jié)構(gòu),這種設(shè)計使密封面的接觸壓力不受軸向載荷影響,但這種結(jié)構(gòu)屬線接觸形式,接觸寬度窄.為了達到好的密封效果,設(shè)計時使接觸壓力盡可能大.同時為了防止密封面處發(fā)生粘結(jié),接頭上扣后,密封面處的等效應(yīng)力不能超過材料的屈服極限,這是該接頭密封設(shè)計的根本出發(fā)點.彈塑性有限元基本假設(shè)對特殊螺紋接頭進行應(yīng)力分析時,接頭的變形往往會超出彈性變形范圍,因此必須同時考慮彈性變形和塑性變形,彈性區(qū)采用,-定律,塑性區(qū)采用屈服準則.如果發(fā)生了塑性變形但變形較小,即在小變形彈塑性變形的情況下,仍可以采用工程應(yīng)力和工程應(yīng)變作為應(yīng)力度量和應(yīng)變度量,這時彈性力學(xué)中的平衡方程和幾何方程仍然成立,只是

物理方程變?yōu)榉蔷€性,即為材料非線性問題.由于這種方法忽略了微元體的變形,并認為位移與應(yīng)變呈線性關(guān)系,只適合分析接頭的上扣等變形較小的過程.如果塑性變形較大,則必須考慮由于大位移和大轉(zhuǎn)動對單元形狀及有限元結(jié)果的影響,平衡方程必須相對于變形過的幾何位置寫出,應(yīng)力;應(yīng)變曲線也必須是真實應(yīng)力（柯西應(yīng)力）;對數(shù)應(yīng)變曲線.由于特殊螺紋接頭受力后變形較大,局部區(qū)域往往超過了材料的屈服極萬方數(shù)據(jù)觸面的摩擦系數(shù)為根據(jù)上述假設(shè),將油管接頭按軸對稱問題處理.采用大型非線性有限元分析軟件9MN,9'5N進行建模和分析,選用的單元類型為軸對稱三結(jié)點三角形實體單元,模型有限元劃分見圖計算結(jié)給出了接頭上扣以后,主密封面和臺肩密封面處的接觸壓力分布.圖中縱坐標表示接（期高連新等:CD$特殊螺紋接頭油井管的研制,觸壓力與材料屈服強度（該接頭材料的屈服強度為比值,橫坐標對主密封面來講代表沿密封面的軸向距離,對臺肩密封面來講代表沿臺肩面的距離.由主密封面處的接觸壓力分布可見,由于主密封為球面,柱面接觸,球面直徑為密封過盈量為

,接頭擰緊后主密封的接觸寬度較窄,約,）,zui大接觸壓力產(chǎn)生于接觸寬度的中心,基本上對中心呈對稱分布.在zui大,名義和zui小過盈量的情況下,主密封的zui大接觸壓力分別為是這種油管內(nèi)壁屈服壓力因此具有良好的密封效果.而zui大均低于材料的屈服強度,密封面未發(fā)生*變形,可防止發(fā)生粘結(jié)損壞并能滿足油田多次使用的要求.<'!=扭矩臺肩在接頭受軸向拉伸載荷后,其密封能力明顯優(yōu)于直角臺肩

雙螺紋接頭E-1/8-1/8

雙螺紋接頭E-1/8-1/4

雙螺紋接頭E-1/4-1/4

雙螺紋接頭E-1/4-3/8

雙螺紋接頭E-3/8-3/8

雙螺紋接頭E-3/8-1/2

雙螺紋接頭E-1/2-1/2

雙螺紋接頭E-1/2-3/4

雙螺紋接頭E-3/4-3/4

雙螺紋接頭E-M5-1/8

雙螺紋接頭E-M5-M5

雙螺紋接頭E-1/8-1/8-NPT

雙螺紋接頭E-1/4-1/4-NPT

雙螺紋接頭E-3/8-3/8-NPT

雙螺紋接頭E-1/2-1/2-NPT

雙螺紋接頭E-1/8-1/8-MS

雙螺紋接頭E-1/8-1/4-MS

雙螺紋接頭E-1/4-1/4-MS

雙螺紋接頭E-1/4-3/8-MS

雙螺紋接頭E-3/8-3/8-MS

雙螺紋接頭E-3/8-1/2-MS

雙螺紋接頭E-1/2-1/2-MS

雙螺紋接頭E-1/2-3/4-MS

雙螺紋接頭E-3/4-3/4-MS

雙螺紋接頭E1/4-1/2-SA

雙螺紋接頭E-M3-M3-S9

雙螺紋接頭ESK-1/8-1/8

雙螺紋接頭ESK-1/4-1/4

雙螺紋接頭ESK-3/8-3/8

雙螺紋接頭ESK-1/2-1/2

雙螺紋接頭E-M7-1/8-MS

雙螺紋接頭E-1/4-1/2-MS

雙螺紋接頭E-1/8-3/8-MS

雙螺紋接頭ESK-1/8-1/4

雙螺紋接頭ESK-1/4-3/8

雙螺紋接頭ESK-1/4-1/2

雙螺紋接頭ESK-3/8-1/2

雙螺紋接頭ESK-1/8-3/8

雙螺紋接頭E-M5-1/8-100

雙螺紋接頭E-1/8-1/4-100

雙螺紋接頭E-1/4-3/8-50

雙螺紋接頭E-3/8-1/2-20